El agua y la vida, el agua dulce, en la atmosfera, sólida, subterranea, los rios, lagos, los usos del agua, las cuencas fluviales, la polucion del agua.

Water transparency is one of the main indicators of seasonal changes from the water level in lacustrine systems, but other environmental spatial and temporal variables can act jointly on water transparency. The diagnosis of interactions among physical-chemical variables and water transparency can be made by fitting statistical models based on multiple regression analysis. The objective of this study is to evaluate the set of limnologic variables that best predict the seasonal variation in water transparency in lakes of the western Amazon. These data were collected in both the drought and flood seasons in 78 lakes of the Mamirauá Reserve for Sustainable Development (RDSM). The delineation of the sampling followed the choice of variables, the analysis of premises imposed by the linear regression model and the validation of the model. The variables that best fitted the model were: water level, bottom temperature, conductivity, and pH for both seasons analyzed (R2 = 0.64). The resulting model suggests that the physical-chemical variables influence the re-suspension process and sedimentation of particulate material together with the seasonal variation of the water level at the lake system of RDSM.<br><br>A transparência da água é um dos principais indicadores das flutuações sazonais do nível d’água em sistemas lacustres, porém outras variáveis ambientais espaço-temporais podem, conjuntamente, atuar sobre a transparência da água. O diagnóstico das interações entre variáveis físico-químicas e a transparência da água pode ser delineado pelo ajuste de modelos estatísticos fundamentados em análise de regressão múltipla. O presente estudo teve como objetivo avaliar o conjunto de variáveis limnológicas que melhor prediz a variação sazonal da transparência da água em lagos na Amazônia Ocidental. Os dados foram coletados durante os períodos de seca e cheia em 78 lagos da Reserva de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá (RDSM). O delineamento seguiu a escolha das variáveis, análise das premissas impostas pelo modelo de regressão linear e validação do modelo. As variáveis que melhor se ajustaram ao modelo foram: nível da água, temperatura de fundo, condutividade e pH para ambos os períodos de análise (R2 = 0,64). O modelo resultante sugere que o processo de ressuspensão e sedimentação do material particulado influenciam as variáveis físicas e químicas juntamente à variação sazonal no nível da água nos sistemas de lagos da RDSM.

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The evolution and prediction of the physical-chemical parameters in the lakes of Iquitos were evaluated; It is a non-experimental, descriptive, analytical, horizontal and predictive quantitative study. The information was obtained from the environmental monitoring records carried out by the National Water Authority, on the concentration levels of pH, BOD, Oils and Fats, Total Suspended Solids and total Phosphorus from 2012 to 2022; Kruskall Wallis was used for statistical analysis and the Monte Carlo mathematical model was used for prediction. The results show that in the concentration of oils and fats there are no significant differences between the four (04) lakes, which do not exceed the LMP of 5 mg/L. In the Biochemical Oxygen Demand, significant differences were found between the lakes; It is highlighted that the concentrations of Lake Llanchama, Santo Tomas and Zungaro Cocha do not exceed the LMP of 5 mg/L, while Lake Moronacocha exceeds the LMP. Regarding the concentration of total phosphorus, there are significant differences between the four (04) lakes under study; It is highlighted that the concentrations of the 4 lakes under study exceed the LMP of 0.035 mg/L. Regarding the hydrogen potential (pH), no significant differences were found between the groups in terms of pH concentration among the 4 lakes under study. Regarding the concentration of suspended solids in the water, significant differences were found between the four (04) lakes under study; but the concentrations do not exceed the LMP of 25 mg/L | Se evaluó la evolución y predicción de los parámetros físico-químicos en los lagos de Iquitos; es un estudio cuantitativo no experimental, descriptivo, analítico, horizontal y predictivo. La información fue obtenida de los registros de monitoreo ambiental realizados por la Autoridad Nacional del Agua, sobre los niveles de concentración de pH, DBO, Aceites y Grasas, Solidos Suspendidos Totales y Fósforo total del 2012 al 2022; para el análisis estadístico se utilizó Kruskall Wallis y para la predicción el modelo matemático Montecarlo. Los resultados muestran que en la concentración de aceites y grasas no existen diferencias significativas entre los cuatro (04) lagos, los que no superan el LMP de 5 mg/L. En la Demanda Bioquímica de Oxigeno se encontró diferencias significativas entre los lagos; se resalta que las concentraciones del lago Llanchama, Santo Tomas y Zungaro cocha no superan el LMP de 5 mg/L, mientras que el lago Moronacocha supera LMP. En cuanto a la concentración de fosforo total existe diferencias significativas entre los cuatro (04) lagos en estudio; se resalta que las concentraciones de los 4 lagos en estudio superan el LMP de 0.035 mg/L. Sobre el potencial de hidrogeno (pH) no se encontró diferencias significativas entre los grupos en términos de concentración de pH entre los 4 lagos en estudio. Sobre la concentración de sólidos suspendidos en el agua, se encontró diferencias significativas entre los cuatro (04) lagos en estudio; pero las concentraciones no superan el LMP de 25 mg/L.

Lagos e lagunas são ambientes aquáticos com alta produtividade, abrigando biodiversidade e provendo outros importantes serviços ecossistêmicos. Suas características os tornaram importantes sítios de ocupação humana, podendo ser bastante afetados por atividades antropogênicos, além de variação climática. O sensoriamento remoto é uma excelente ferramenta para fornecer dados espacializados que melhorem o entendimento dos impactos destas variações climáticas e não-climáticas nestes ecossistemas. Este trabalho buscou compreender como mudanças ambientais afetam a variação espaço-temporal de parâmetros de qualidade da água de lagos rasos costeiros brasileiros, para isto validando dados de sensoriamento remoto. A primeira parte avaliou os padrões de variação do fitoplâncton num complexo de lagunas tropicais rasas utilizando imagens Sentinel-2 MSI. Primeiramente, foi validado um conjunto de correção atmosférica e algoritmo de clorofila-a (chla) para todo o complexo, com a combinação do ACOLITE com um modelo semi-analítico de razão de bandas do vermelho e infravermelho próximo se mostrando a mais robusta para as duas lagunas. A partir disso, foi avaliada a série espaço-temporal de chla junto com o coeficiente de absorção por matéria orgânica dissolvida colorida (CDOM). Se observou que a Manguaba é mais eutrófica do que a Mundaú e afetada principalmente pela afluência de nutrientes da bacia hidrográfica, enquanto que a Mundaú mostrou um padrão de variação mais definido, também afetada pela precipitação e vazão dos rios. Durante a estação chuvosa, a afluência dos rios geralmente reduz a chla devido à limitação da luz por CDOM, e aumenta em outros pontos devido a lançamentos de esgoto e águas pluviais. A análise mostrou a importância da hidrodinâmica no sistema, destacando zonas de recicurlação na laguna Manguaba, a influência do ciclo da cana, e das marés na renovação ou retenção da água no sistema. A segunda parte avaliou o impacto da variação climática na temperatura superficial de um conjunto de lagoas subtropicais costeiras rasas utilizando o sensor MODIS. Primeiramente, foram validados algoritmos de correção de efeito de superfície, verificando-se redução do viés e melhoria de todas as métricas pelos modelos testados. Comparando os resultados sem a correção do efeito, se observou diferença principalmente nos cálculos das tendências de aquecimento das lagoas e de evaporação da água. A análise da série temporal mostrou que os impactos nestas lagoas são uma alta taxa de aquecimento regional na primavera e em menor escala de aquecimento no verão, com concordância com as tendências de temperatura do ar na região. O aquecimento na primavera se deve principalmente à uma antecipação do fim do inverno e início da primavera, e rápida resposta das lagoas rasas. Também se observou uma geral homogeneidade espacial nas tendências de aquecimento, porém com diferenças nas áreas de afluência dos rios tributários. | Lakes and lagoons are highly productive aquatic environments, harbouring biodiversity and providing other important ecosystem services. Their characteristics make them important sites of human occupation, and they can be highly affected by anthropogenic activities, in addition to climatic variability. Remote sensing is an excellent tool to provide spatialized data to improve the understanding of the impacts of these climatic and non-climatic variations in these ecosystems. This thesis sought to understand how environmental changes affect the spatiotemporal variability of water quality parameters of Brazilian coastal shallow lakes, validating remote sensing data for this purpose. The first part evaluated the spatiotemporal variation patterns of phytoplankton in a shallow tropical lagoon complex using Sentinel-2 MSI imagery. First, a set of atmospheric correction and chlorophyll-a (chla) algorithm was validated for the entire complex, with the combination of ACOLITE with a semi-analytical model using red and near infrared band ratio showing more consistency for the two lagoons. With this set validated, we assessed spatiotemporal series of chla along with the coloured dissolved organic matter (CDOM) absorption coefficient. Manguaba is more eutrophic than Mundaú and is mainly affected by the inflow of nutrients from the watershed, while Mundaú showed a more defined pattern of variation, which is also affected by precipitation and river flows. During the rainy season the rivers’ inflow generally causes a reduction in chla due to light limitation by CDOM, while increasing in other parts due to the effect of sewage and stormwater discharges. The analysis showed the importance of hydrodynamics and residence times in the system, highlighting areas of recirculation in Manguaba lagoon, the influence of the sugarcane cycle, and of the tides in the renewal or retention of water in the system. The second part assessed the impact of climate variability on the surface temperature of a set of subtropical shallow coastal lakes using MODIS imagery. First, we validated algorithms to correct for a surface effect, and we verified reduced bias and improvement of all metrics by the models. Comparing the results without correction for the effect, we observed differences mainly in the calculation of the lakes’ warming trends and of water evaporation. The analysis of the time series showed that the impacts on these lakes are a high regional warming rate observed in spring and to a lesser extent warming in summer, with agreement with air temperature trends in the region. The warming in spring is mainly due to the anticipatation of the end of winter and beginning of spring, and quick response of the shallow lakes. We also observed a general homogeneity in the warming trends, but with differences in the tributary rivers’ inflow areas.

O objetivo desta Tese foi avaliar o papel da macrófitas submersas em relação à qualidade da água, interações com o fitoplâncton e ciclagem biogeoquímica na Lagoa Mangueira, um grande lago raso subtropical, no sul do Brasil. Para alcançar estes objetivos, este trabalho conta com uma série de abordagens, como: levantamentos de campo, etapas experimentais e uso de modelos ecológicos para avaliar a influência de macrófitas sobre a dinâmica do ecossistema de estudo, cujas águas são intensamente exploradas para suprir a cultura de arroz em sua área de entorno. Ao longo de seus 200km de perímetro litorâneo, a Lagoa apresenta maciços estandes submersos de vegetação. A análise de qualidade da água e estrutura da comunidade fitoplanctônica ao longo de um gradiente de vegetação submersa, partindo da zona litorânea para a zona pelágica (sem vegetação), revelou menor disponilibidade de nutrientes como orto-fosfato (PO4) e menor concentração de clorofila-a (Clo-a), na área com vegetação submersa. Na zona pelágica, os maiores valores de Clo-a foram corroborados pela maior biomassa fitoplanctônica, sendo representada principalmente por espécies de cianobactérias. Tais evidências sugerem o efeito antagônico entre macrófitas e fitoplâncton, como a competição por nutrientes e alelopatia. Em laboratório, estes mecanismos puderam ser comprovados em experimentos de coexistência realizados em microcosmos com 4 espécies de macrófitas nativas e uma cepa da cianobactéria Microcystis aeruginosa. Os testes envolveram níveis distintos de intensidade luminosa e concentração de PO4 visando determinar limiares para a ocorrência de alelopatia. As espécies Cabomba caroliniana e Myriophyllum spicatum se demonstraram potencialmente alelopáticas enquanto que as espécies Ceratophyllum demersum e Egeria densa apresentaram elevada capacidade de absorção de PO4 (±0,35 mg.g-1d-1) reduzindo rapidamente a concentração deste nutriente a valores abaixo de 0,05 mg.L-1. Outra abordadem experimental foi conduzida para parametrizar a cinética da liberação de nutrientes e carbono de 5 espécies de macrófitas durante o processo de decomposição. Com o auxílio de modelos ecológicos, foi simulado o crescimento de macrófitas submersas em lagos subtropicais e temperados. Isto foi realizado visando avaliar a possibilidade de aumento da resilência do estado de dominância por macrófitas em lagos de baixa latidude devido ao crescimento contínuo da vegetação, ao contrário de lagos temperados, onde as plantas morrem sazonalmente em função do inverno rigoroso. Além disso, foram simulados cenários considerando a possibilidade de colapso da vegetação submersa na Lagoa Mangueira em função de intensa tomada da água da Lagoa para irrigação. Com base na modelagem, foi possível estimar limiares de eutrofização para a proliferação do fitoplâncton. Em suma, os resultados comprovaram os mecanismos de retroalimentação positiva de macrófitas submersas sobre a qualidade da água e importância de suas funções ecológicas para o estado trófico e gestão da Lagoa Mangueira. Além disso, este conjunto de informações constitui uma base teórico-prática para o manejo, restauração e conservação de lagos rasos subtropicais e tropicais. | The aim of this Thesis was to evaluate the role of the submerged macrophytes with respect to water quality and, interactions with phytoplankton and nutrient cycling in the large shallow subtropical Lake Mangueira, southern Brazil. To achieve these goals, this work counts with approaches in situ, in laboratory and aplication of ecological modelling to verifify the influence of the submerged vegetation over the dynamics of the ecosystem, whose water is intensively explored to irrigate rice crops around its surrounding area. Over the 200km of the lake littoral perimeter, several submerged macrophyte beds are established. The analysis of water quality and phytoplankton structure along a macrophyte-pelagic gradient revealed lower concentration of orto-phosphate (PO4) and chlorophyll-a (Chlo-a) in the vegetated area. At the pelagic zone, the higher Chlo-a values were corroborated by the higher biomass of phytoplankton, which was mostly composed by cyanobacteria species. Such evidences suggest the antagonistic relantionship between macrophytes and phytoplankton as nutrient competition and allelopathy. Experiments of coexistance, in microcosms, with 4 native submerged macrophytes and a toxic strain of the cyanobacteria Microcystis aeruginosa proved the occurrence of these mechanisms. The experiments included different levels of light intensity and orto-phosphate concentration (PO4) in the medium aiming to identify thresholds in which allelopathy is likely to occur. The macrophytes Cabomba caroliniana and Myriophyllum spicatum showed allelopathic potential while the species Ceratophyllum demersum and Egeria densa showed a high capacity for PO4 absorption (±0.35 mg.g-1d-1), being able to reduce this nutrient to lower levels than 0.05 mg.L-1. Another experimental approach was carried out to parameterize the leaching of nutrients and carbon from 5 macrophytes under decaying process. Moreover, ecological modelling was utilized to simulate the growth of submerged macrophytes in subtropical and temperate lakes. This was done aiming to evaluate the possibility of resilience enhancement of the clear water state in lakes of low latitude because the plants can grow continuously, in contrast with temperate lakes, where they die seasonally due to rigorous winter. In addition, simulation of scenarios considering the collapse of the vegetation in Lake Mangueira because of water uptake for rice crops were carried out in oder to provide elements for the ecosystem management. Through this approach, it was possible to forecast possible eutrophication thresholds for phytoplankton blomming. In conclusion, the results proved the the postive feed-back mechanisms exerted by the submerged macrophytes on the water quality and the importance of their ecological functions to the trophic state of Lake Mangueira. In addition, such information serve as theoretical and practical basis for the management, restoration and conservation of subtropical and tropical shallow lakes.

Se han estudiado los efectos del tratamiento con sulfato de aluminio sobre la calidad del agua del Estanque Grande del Retiro y el Lago de la Casa de Campo durante 1992 y 1993. Los resultados revelan que la mejora en la calidad del agua de ambos sistemas mediante esta tecnica solo tuvo una respuesta positiva a muy corto plazo, reduciendo principalmente los nutrientes pero resultando practicamente ineficaz en el control de la abundancia de las microalgas. Se hacen una serie de recomendaciones orientadas a tomar medidas que aporten resultados duraderos, a largo plazo en este tipo de lagos urbanos.